ensayo mecanica rocas

Según la “Comisión sobre mecánica de las rocas, Academia Nacional de Ciencias”, la mecánica de las rocas es una ciencia teórica y aplicada que estudia el comportamiento físico de las rocas sometidas a condiciones de esfuerzo de diversos orígenes.En términos generales, la mecánica de las rocas abarca el estudio de las obras subterráneas, como los túneles, y la construcción en superficie, comolas canteras a cielo abierto o las cimentacio¬nes de presas.
Ensayo permeabilidad (LUGEON)

Es un ensayo en campo que se realiza con sondeos, únicamente en rocas consolidadas, para medir la permeabilidad. Consiste en medir el volumen de agua (V) que se inyecta durante un tiempo (t), es decir, el caudal Q= V/t en un tramo de sondeo de longitud (L) a una presión (Ht).
Con este ensayo se buscatener una idea de la permeabilidad en grande, es decir, la debida a las fisuras de la roca o del material granular cementado en estudio.
Supongamos una perforación invadida hasta una cierta profundidad, a partir de esta se perforan unos 5 metros y luego se fija un obturador en la parte superior de este tramo virgen y se inyecta agua a presión con una bomba. Un manómetro colocado en la boca del pozo,un contador de agua y una válvula de descarga, permiten medir los caudales inyectados a una presión dada.



Imágen1. Montaje Ensayo Lugeon

El ensayo es hecho en cinco estados, en los cuales la presión con la que el agua es inyectada, varía entre cada uno de ellos. Antes de empezar, se define la presión máxima que va a ser utilizada, esta no debe exceder la presión de confinamientoesperada de la profundidad de la perforación; sobre esta presión máxima se trabaja durante el ensayo para no generar fracturas en la roca a causa de la presión generada por el agua.

Cada estado consiste en bombear cuanta cantidad de agua sea necesaria para mantener definida y constante la presión de la misma, esto se hace, generalmente, en intervalos de 10 minutos. Esta presión es incrementada encada estado subsecuente, hasta llegar a la presión máxima ya establecida. Una vez ésta es alcanzada, la presión del agua debe ser reducida pasando por las mismas presiones de los estados anteriores.

Los cinco estados son:


Estado 1 Estado 2 Estado 3 Estado 4 Estado 5
Bajo 0.50*PMAX
Medio 0.75*PMAX Máximo
PMAX Medio 0.75*PMAX Bajo 0.50*PMAX



Siendo PMAX la presión máximadefinida a la cual el agua debe ser inyectada.

Para conocer la permeabilidad en el macizo rocoso, se tiene entonces la ecuación:

Dónde:
k: permeabilidad.
Q: velocidad constante del flujo en la perforación.
L: longitud del tramo ensayado.
Ht: presión de sobrecarga a la profundidad del ensayo/ peso específico del agua.R: radio de la perforación de prueba.


Es común para este ensayo expresar la permeabilidad del macizo rocoso en Lugeon. Un Lugeon (Lg) es una unidad equivalente a 1 litro por minuto y metro, bajo una presión de 10 kg/cm2; esto es aproximadamente igual a 1 × 10 -7 m/s. Es una unidad pequeña, y valores menores de un Lg indican en la práctica terrenos poco permeables.Equipamiento básico para la prueba de compresión.





Ensayo de compresión uniaxial




Este ensayo permite determinar en el laboratorio la resistencia uniaxial no confinada de la roca, o resistencia a la compresión simple, σc. Es un ensayo para la clasificación de la roca por su resistencia. La relación entre los esfuerzos aplicados en el ensayo es:

En este ensayose deben cumplir las siguientes condiciones:

•Razón Largo/Ancho de la probeta debe ser 2.5 a 3.0:1
•Extremos deben ser paralelos y pulidos, sin grietas.
•Ancho de muestra debe ser >10 veces el tamaño medio del grano.
El ensayo trata de la aplicación gradual de una fuerza axial a un cilindro de roca, hasta que se produce su rotura, los datos obtenidos son: σ1 obtenido del ensayo, σ2, σ3....